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Rivelatori di diamante artificiale operanti ad alta temperatura per la diagnostica neutronica di plasmi termonucleari

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Indice della tesi: Rivelatori di diamante artificiale operanti ad alta temperatura per la diagnostica neutronica di plasmi termonucleari, Pagina 1
 
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INDICE 
 
 
Introduzione .........................................................................................................................................   1 
Capitolo 1: 
LA FUSIONE TERMONUCLEARE E IL PROGETTO ITER 
Sommario...............................................................................................................................................  4 
1.1  Reazioni di fusione nucleare di interesse per la produzione di energia.....................................  5 
1.2  Ignizione termonucleare e criterio di Lawson .............................................................................  9 
1.3  Confinamento magnetico e Tokamak........................................................................................... 13 
1.4   Il progetto internazionale ITER................................................................................................... 15 
1.5  Neutron Camera per la diagnostica del plasma in ITER............................................................ 18 
Capitolo 2:  
      PROPRIETA’ FISICHE E TRASPORTO DI CARICA ELETTRICA  NEL DIAMANTE 
Sommario............................................................................................................................................... 22 
2.1  Proprietà meccaniche ed elettriche............................................................................................... 23 
2.2  Struttura cristallina ....................................................................................................................... 24 
      2.3  Bande energetiche e densità degli stati......................................................................................... 26 
2.4  Modello classico delle conduttività elettrica................................................................................. 30 
2.5  Effetti delle impurezze nel cristallo .............................................................................................. 33 
2.6  Interazione radiazione ionizzante-cristallo e generazione di cariche elettriche........................ 37 
2.7  Lunghezza di raccolta delle cariche elettriche............................................................................. 38 
2.8  Il contatto metallo-semiconduttore............................................................................................... 42 
2.9  Stati di superficie............................................................................................................................ 45 
Capitolo 3:  
       I RIVELATORI AL DIAMANTE CVD 
Sommario............................................................................................................................................... 47 
3.1  Classificazione dei diamanti .......................................................................................................... 48 
3.2  Tecniche di sintesi .......................................................................................................................... 49 
3.2.1  Il metodo di crescita ad alta pressione e alta temperatura HPHT............................ 51

 
ii 
 
3.2.2  Il metodo di crescita a bassa pressione CVD .............................................................. 51 
3.2.3  La deposizione assistita da plasma MW-PECVD....................................................... 52 
3.3  La rivelazione dei neutroni............................................................................................................ 56 
3.3.1  Reazioni neutroniche utili ai fini della rivelazione ..................................................... 57 
3.4  Rivelatori di neutroni al diamante CVD ...................................................................................... 61 
3.4.1  Principali configurazioni dei rivelatori al diamante CVD......................................... 64 
3.4.2  Contatti del rivelatori e potenziale di interfaccia ....................................................... 65 
Capitolo 4: 
CARATTERIZZAZIONE SPETTROSCOPICA DEI RIVELATORI AD ALTA  
TEMPERATURA MEDIANTE ALFA-EMETTITORI 
Sommario............................................................................................................................................... 67 
4.1  Caratteristiche dei rivelatori utilizzati ........................................................................................ 68 
4.2  Descrizione dell’apparato sperimentale ....................................................................................... 69 
4.2.1  Sorgenti di particelle α..................................................................................................... 69 
4.3  Misure di spettrometria α con sorgente di 
241
Am ........................................................................ 70 
4.3.1  Misure sottovuoto............................................................................................................. 70 
4.3.2  Misure ad alta temperatura in aria ................................................................................ 73 
4.4  Misure di spettrometria α con sorgente di 
239
Pu, 
241
Am,
244
Cm
 
.................................................. 78 
4.4.1  Misure sottovuoto con il rivelatore SCD-Pt................................................................... 78 
4.4.2  Misure ad alta temperatura in aria con il rivelatore SCD-Pt ...................................... 80 
4.4.3  Prove di stabilità temporale con il rivelatore SCD-Pt................................................... 85 
4.4.4  Misure ad alta temperatura in aria con il rivelatore SCD-Ti ...................................... 86 
4.5  Studio delle possibili cause di rumore nelle misure ad alta temperatura.................................. 89 
4.5.1  Sollecitazioni termo-meccaniche agenti sugli elettrodi del rivelatore ............................... 90 
4.5.2  Caratteristica tensione-corrente dei rivelatori al variare della temperatura ................... 94 
4.5.3  Il preamplificatore di carica e il rumore generato ad alta temperatura........................... 97 
Capitolo 5:  
MISURE DI SPETTROMETRIA NEUTRONICA AD ALTA TEMPERATURA                                                        
MEDIANTE IL GENERATORE DI NEUTRONI FNG 
 
Sommario............................................................................................................................................. 100 
5.1  Il generatore FNG ........................................................................................................................ 101

 
iii 
 
5.2  Descrizione dell’apparato sperimentale e misura del flusso neutronico ................................. 103 
5.3  Misure di spettrometria neutronica ad alta temperatura con il rivelatore SCD-Ti ............... 104 
 
Discussione........................................................................................................................................... 112 
Conclusioni .......................................................................................................................................... 114 
Bibliografia .......................................................................................................................................... 116 
Ringraziamenti .................................................................................................................................... 120

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Informazioni tesi

  Autore: Nicola Fonnesu
  Tipo: Laurea II ciclo (magistrale o specialistica)
  Anno: 2008-09
  Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria energetica e nucleare
  Relatore: AA AA
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 124

FAQ

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